ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИОННОБМЕННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

1Общие сведения

Химическая промышленность использует воду в огромных количествах и для самых разнообразных целей. Перед использованием природная вода из водоемов подвергается очистке от различных примесей: взвешенных частиц (песок , глина), растворенных газов (кислорода, диоксида углерода, окислов азота) и солей (сульфатов, хлоридов, бикарбонатов кальция, магния, натрия, калия и др.).

Промышленные водные стоки могут содержать вредные примеси, от которых вода должна быть очищена перед сбрасыванием в водоем.

Ионнообменные способы используются для очистки воды от растворенных веществ, которые в воде могут диссоциировать на ионы (кислоты, щелочи, соли).

Ионообменный способ очистки воды основан на фильтровании воды с диссоциированными примесями через слой зернистых ионообменников , способных обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде.

Катиониты - сложные комплексы (сульфоуголь, высокомолекулярные смолы) с подвижными ионами

Н , Na , К , NН , способные их обменивать на катионы, содержащиеся в воде . Соответственно катионы обозначаются Н [кат] , Na , К , NН .

Аниониты – высокомолекулярные вещества, содержащие анионы

, способные их обменивать на ионы, содержащиеся в воде. Аниониты - высокомолекулярные вещества, содержащие анионы

,. способные их обменивать на ионы, содержащиеся в воде. Аниониты обозначаются ,

Важными определениями очистки воды являются ее умягчение и обессоливание.

Умягчение воды заключается в выделении из нее ионов Сa , Mg ,Fe , которые в сочетании с анионами HCO .Cl , SO

и др . придают воде жесткость.

Необходимость умягчения воды связана с выпадением в определенных условиях ионов жесткости в виде трудно растворимых осадков на обогреваемых поверхностях

аппаратов (теплообменники, рубашки реакторов, паровые котлы). Эти осадки уменьшают свободное сечение трубопроводов, снижают коэффициент теплопередачи, а в паровых котлах, обогреваемым открытым пламенем, могут привести к прожогу стенок с последующим взрывом.

Стр 11

Различают временную (карбонатную), постоянную (карбонатную) общую жесткость.

Временная жесткость обусловлена присутствием в воде карбонатов калия и магния , Mg ,которые при нагревании переходят в нерастворимые карбонаты

Сa

2Mg

Постоянная жесткость обусловлена содержанием в воде других (кроме карбонатных) водорастворимых солей кальция и магния CaCl , MgSO . и пр. Эти соли остаются в воде после кипячения используются другие методы.

Общая жесткость- сумма временной и постоянной жесткостей.

Жесткость воды выражается суммой миллиграмм-эквивалентов ионов Ca .и Mg ., содержащихся в 1дм (литре) воды. Один миллиграмм-эквивалент соответствует 20,04 мг ионов Ca или 12,16 мг ионов Mg .

Для умягчения воды используют H или Na

При этом протекают следующие реакции:

Ca(HCO ) + H Ca + 2Na HCO

MgCl + H Mg + 2HCl

CaSO + Na Ca + Na SO

MgCl + Na Mg + 2NaCl

Аналогично из воды могут быть извлечены ионы других металлов.

С течением времени в связи с обратимостью реакций ионообмена ионы жесткости начинают проскакивать через катионитный фильтр, и жесткость умягчаемой воды постепенно вырастает.

При достижении предельно допустимой жесткости

Ж = 0,4 -0,5 мг-экв/дм .

Процесс умягчения протекают, и катионит подвергают регенерации.

Регенерация в зависимости от требуемого иона осуществляется 2-5 % -ными растворами щелочей, кислот или солей:

Са + 2NaOH Na + Ca (OH)

Мg + 2HCl H + Mg Cl

Ca + 2NaCl Na + CaCl

Выделившиеся при регенерации вещества вымывают из катионита умягченной или обессоленной водой.

Стр12

Способность катионита обменивать ионы оценивается обменной емкостью катионита. Рабочая обменная емкость катионита Е , мг-экв /дм . определяется по формуле:

Е =

Где Ж - жесткость исходной воды, мг-экв/дм ;

Ж - предельно допустимая жесткость умягченной воды, мг-экв/дм ;

- объем катионита, дм .

Обессоливание воды заключается в выведении из нее всех катионов и анионов растворенных солей. Обессоливание воды методом ионного обмена заключается в последовательном пропускании воды через H и .

При этом на катионе обмениваются все катионы солей на ион Н , а на анионите обмениваются все анионы солей на ион OH :

Na ,Ca, Mg(HCO ) , Cl ,SO +H Na ,Ca,Mg + +2НСl+

+ НСl+ + [Aн] , Cl ,SO +H O При достижении в обессоленной воде предельно допустимого содержания НСl , процесс анионообмена останавливают, и анионит подвергаются регенерации, обычно 2-5%-ым раствором NaOH :

[Aн] , Cl ,SO +2NaOH + +2 НСl+

Выделившиеся при регенерации анионита кислоты вымывают обессоленной водой.

Способность анионита обменивать анионы оценивается обменной емкостью анионита . Например, рабочая обменная емкость анионита Е моль/дм , по Сl –иону определяется по формуле:

Е = (1.2)

Где К- концентрация НСl в воде, поступаемой на , моль/дм ;

К - предельно допустимая концентрация НСl в воде после анионита, моль/дм ;

- количество воды, пропущенной через анионит до получения предельно допускаемой концентрации в ней НСl, дм ;

- объем анионита, дм

Cтр 13

Цель работы

1. Экспериментально изучить процессы умягчения и обеспечения воды на ионообменниках.

2. Определить рабочие обменные емкости катионита и анионита.

Поиск по сайту: